CN101955313B - 由玻璃熔体制备玻璃产物的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由玻璃熔体制备玻璃产物的方法和装置，具体涉及由玻璃熔体连续制备玻璃和玻璃陶瓷产物的方法和装置。为了简化两种玻璃之间的改变，本发明提供了一种用于玻璃的熔融设备，其包括：熔融熔炉，和感应线圈，其优选在所述熔融熔炉周围延伸，以通过所述感应线圈产生的感应场来加热玻璃熔体，和壁元件，其形成所述熔炉的侧壁，并具有冷却通道，冷却流体可通过所述冷却通道输送，使得所述玻璃熔体在所述侧壁上固化并且形成凝壳层，其中所述壁元件的内侧至少部分由含氮化铝的陶瓷形成。

Description

由玻璃熔体制备玻璃产物的方法和装置
技术领域
本发明涉及由玻璃熔体连续制备玻璃和玻璃陶瓷产物的方法和装置。
背景技术
玻璃产物、例如特别是高纯度玻璃和玻璃陶瓷，通常在由贵金属(例如铂或铂合金)、和由石英玻璃制成的熔体容器内制备。然而，这些容器具有已知的缺点，例如由于玻璃熔体中夹带的离子铂而产生变黄和/或在夹带的铂粒子处的散射效应、以及由于石英玻璃熔炉材料溶于玻璃熔体中而产生条痕和其他不匀性。
另外，用于高纯度玻璃和玻璃陶瓷的玻璃熔体通常对于在各情况下使用的熔炉材料都具有非常强的侵蚀性。结果，发生设备的损耗和制备过程的过早结束。
由DE 102 44 807 Al已知，通过使用所谓的凝壳(skull)熔融设备来弥补这些缺点，所述装置包括由水冷的铜管构成的多匝线圈和凝壳熔炉，所述凝壳熔炉由这样的管道构成，所述管道由金属(Cu、Al、Ni-Cr-Fe合金、或可能的Pt)制成，并且具有平行于线圈轴的栅状布置方式(这也称为“指形冷却器”)。凝壳熔炉的管道必须具有最小间隔以能够使施加的高频电场透过凝壳熔炉中存在的流动性玻璃，并随着涡流的产生通过直接耦合(in-coupling)而进一步将其加热。在冷却的金属熔炉和热玻璃之间形成固化/结晶的内在材料的壳。这具有如下的功能：保护金属熔炉避免受到腐蚀性玻璃侵蚀和保护玻璃避免夹带来自金属的杂质，并且形成泄露屏障和降低从玻璃至冷却介质的热损失。
通过所述熔融方法而实现这些功能。此外，可以制备具有良好质量的玻璃产物。然而，所述熔融方法具有如下缺点。
高于1000V的高的操作电压导致反复的闪络，主要在线圈和熔炉之间、特别是在多尘环境中导致闪络。这可导致操作的长期中断，并因此导致高的生产成本。
高的电压对于所述装置的操作者产生潜在的危险源。
结果，特别是由于熔炉处的电压降而产生总功率的10％至20％的空载功率。
另外，在具有栅状布置方式的金属管道(其形成熔炉的侧壁)和金属底部中，能量被吸收或反射，因此其不再可用于所述熔融方法。为了能够通过施加的高频电场而完全加热熔体，必需确保尽可能有效的能量输入。必须最大程度地最小化属于熔融设备的金属材料的损失。然而，与在熔融设备中使用陶瓷相对的是，许多玻璃和玻璃陶瓷熔体表现出对于陶瓷材料的高腐蚀性。因此，如果由耐火组分制成的陶瓷用于熔融设备，则没有足够的泄露保护。另外，陶瓷衬垫的溶解产物在玻璃中产生条痕、气泡、变色和其他缺陷，这会大大损害产物的质量。
通常由熔体熔炉产生、因此也由凝壳熔炉引起的另一个问题是，玻璃组成在连续操作装置中的变化。常规的方案是简单地改变在熔融过程中引入的批料组成。这样做时存在如下问题：在改变批料组成后制备的玻璃仅逐渐地呈现出期望的组成。在该情况下，对于期望的玻璃性能而言，至少如果组成差异是明显的，就不能使用大量具有混合组成的制备的玻璃。另外，直至获得所需玻璃组成时，非生产性的时间周期导致生产成本增加。
另一方面，如果冷却熔炉，必须除去固化的玻璃残渣。然而，它们粘附至和熔体接触的熔炉表面。如果敲掉玻璃，熔炉可能会受到损坏。
发明内容
因此，本发明的问题是简化两种玻璃之间的改变。
通过独立权利要求的主题解决了本发明的问题。各从属权利要求给出了本发明有利的实施方案和改善方式。
按照本发明，提供一种用于玻璃的熔融设备，其包括：
-熔融熔炉，和
-感应线圈，其优选在所述熔融熔炉周围延伸，以通过所述感应线圈产生的感应场来加热玻璃熔体，和
-壁元件，其形成所述熔炉的侧壁，并具有
-冷却通道，通过所述冷却通道可输送冷却流体，使得所述玻璃熔体在所述侧壁上固化并且形成凝壳层(skull layer)，其中
-所述壁元件的内侧至少部分由含氮化铝的陶瓷、特别是氮化铝陶瓷形成。
因此，按照本发明，熔炉的内侧侧壁的熔体接触表面至少部分由氮化铝陶瓷或含氮化铝的陶瓷形成。氮化铝的优点在于一方面该材料是电绝缘的，另一方面其也具有良好的导热性。由于良好的导热性，熔炉侧壁甚至可以完全由氮化铝陶瓷制成。换句话说，由含氮化铝的陶瓷元件代替用于凝壳熔炉的其它常规金属管道，使得所述熔炉具有由含氮化铝的陶瓷制成的壁元件。
根据本发明的一个实施方案，壁元件可被构造为相邻输送管道的形式，各个所述输送管道的内部形成冷却通道，通过所述冷却通道输送冷却流体。
可选择地或另外地，可以提供板状侧壁元件，至少其内侧具有含氮化铝的陶瓷。
由于氮化铝也是电绝缘的，因此感应线圈的场根本不受壁元件影响或只受到壁元件不明显的影响，只要壁元件由电绝缘的材料制成、特别是完全由含氮化铝的陶瓷制成。因此，减少了由于凝壳熔炉的常规金属管道构造而引起的上述问题。
由于所述材料的优点，因此还可以提供熔炉的底部元件，对于该底部元件而言，至少内侧是由含氮化铝的材料制成的。
优选地，熔炉的冷却是用水来进行的。
为了获得足够良好的导热性，特别优选的是使壁元件的内侧由含氮化铝的陶瓷形成，所述含氮化铝的陶瓷含有占优势摩尔比例的氮化铝。优选地，陶瓷中氮化铝的摩尔比例为至少70％。则在本发明的改善方式中，如果合适的话，熔体接触表面的含氮化铝的陶瓷可含有氮化硼作为另外的组分。氮化硼也具有良好的导热性，尽管该导热性较低。然而，氮化硼的混合物使得材料更容易加工，这对于熔融设备的生产成本是有利的。
无论使用纯氮化铝陶瓷还是混合物(例如和上述氮化硼的混合物)，当在20℃下测量时，陶瓷的导热率至少为85W/m·K是有利的。在纯氮化铝陶瓷或那些具有少量混合物(例如和氮化硼的混合物)的情况下，甚至可以获得大于130W/m·K的导热率的值。
为了确保电磁场几乎不受阻碍地透过，当含氮化铝的陶瓷在20℃的温度下的电导率小于10-8S/m时是更有利的。例如，纯氮化铝陶瓷的电导率远低于该值。
已经表明，作为材料本身，氮化铝即使在许多侵蚀性熔体中也具有高的长期稳定性。因此，熔融设备被特别优选地构造以用于玻璃的连续熔融，所述装置具有：玻璃熔体出口，在操作过程中玻璃熔体可以通过所述出口连续排出；以及用于连续或分批投入熔融进料的进料装置。
另外，作为熔体接触材料的氮化铝的特殊性能是玻璃不与其粘附或很难与其发生粘附。通常，固化的玻璃熔体甚至自身与陶瓷分开。这产生如下特别的优点：在排空或冷却后，熔炉可以以非常简便的方式除去玻璃残渣。因此，这导致了在连续操作的熔体熔炉中可规避复杂和成本密集的再熔融的可能性，其中第一熔融组合物在正在进行的操作中被第二熔融组合物代替，其中熔融玻璃的组成逐渐地改变。
为此，按照本发明提供了一种用于熔融玻璃、特别是通过例如上述装置来熔融玻璃的方法，其中，连续或分批进行如下步骤：
-将第一组合物的熔融进料投入熔炉中，和
-将熔炉中的熔融进料熔融在已经存在于其中的玻璃熔体中，其中所述熔体
-由感应线圈产生的电磁场来加热，其中
-通过将冷却流体传输通过冷却通道，同时冷却所述熔炉的侧壁，使得凝壳层被保留在所述熔炉的侧壁上，
-和其中连续从所述熔炉中取出熔体，以及
-其中所述凝壳层所附着的所述熔炉内侧的至少一部分由含氮化铝的陶瓷形成，和
-改变所述玻璃熔体的组成。改变所述玻璃熔体的组成还包括如下步骤：
-冷却所述熔体或熔体残渣，其中把所述冷却的熔体从由所述含氮化铝的陶瓷形成的所述侧壁的内侧上取下，
-除去所述冷却熔体，
-浇入第二玻璃组合物的熔融进料，
-熔融所述浇入的熔融进料的区域，
-通过感应线圈将电磁能量耦合到所述熔融进料的熔融区域中，并进一步加热所述熔融进料，由此也使剩余熔融进料熔融，并且在冷却的熔炉侧壁处形成新的凝壳层，和
-通过连续或分批投入熔融进料和将熔融玻璃连续排出，使得所述第二玻璃组合物的连续熔融过程连续进行。
通常，在改变玻璃熔体的过程中，自然有利的是在熔体冷却前或感应线圈的交变场关闭前排空熔炉。
典型地，残留在熔炉中的玻璃熔体可与由含氮化铝的陶瓷制成的熔体接触表面分开，而无需任何进一步处理(即，也不需要使用凿子或类似工具)，因为氮化铝的低表面能防止了玻璃的粘附。这也适用于含有氮化硼混合物的熔体接触表面，即，适用于氮化硼-氮化铝陶瓷，因为氮化硼也具有低表面能。
用于根据本发明的方法或根据本发明的装置的特别合适的玻璃优选为不含砷和不含碱的硅酸铝玻璃、氟磷酸盐玻璃、和硼酸镧玻璃。
另外，氮化铝对这些玻璃仍表现出良好的减摩性能。特别地，如果冷却失败并且凝壳层熔融，在氮化铝上熔体的侵蚀是低的。
相反，在一些其他玻璃的情况下(例如用于光纤的含砷的玻璃)，发生熔体的更加强烈的侵蚀，同时形成大量气泡。然而，显而易见的是，也可以使用这些玻璃，只要确保持久的冷却。
在任何情况下，还可以在非常多样化的玻璃之间转换(例如在上述类型的玻璃之间)，而无需任何进一步的处理，因为熔体残渣可以以容易、因此也是实际上无残渣的方式从熔炉除去。
在一定的操作时间后，发现在一些玻璃(例如上述光纤的含砷玻璃、硼酸镧玻璃和氟磷酸盐玻璃)的情况下，由含氮化铝的陶瓷上的熔体产生结晶层。此处已表明，如同固化的玻璃层那样，同样可容易地除去结晶层，而不会对陶瓷产生任何明显的侵蚀。
当内部熔炉侧壁的周长朝向底部或朝向底部元件扩大，并且底部和侧壁可以分开时，还可以特别促进再熔融或两种不同玻璃组成的改变、和熔炉的清洁。换句话说，由于扩大的周长，因此熔炉内部侧壁、至少在靠近其底部边缘的区域具有扩大的横截面，或至少具有朝向底部扩大的横截面积。例如，熔炉可以钟状或圆锥形地扩大。
可按如下方式发生熔体组成的改变：
如上所述，首先冷却残留在熔炉中的熔体。然后通过沿垂直方向将底部和侧壁彼此分开(例如通过向下移动底部或向上移动侧壁)，简单地除去冷却熔体。作为侧壁的周长朝向底部扩大这样的事实的结果，实现如下情况：固化的熔体不是粘附至侧壁，而是位于底部上。然后固化的玻璃熔体残渣可以以非常简单的方式从暴露的底部上除去，因为熔体不再被环状侧壁包围。为此，例如，熔体可从底部被推至侧面或倾倒出来。在除去后，底部和侧壁重新装配，并且浇入第二玻璃组合物的熔融进料。
而且，已证明氮化铝特别适用于长期操作中的较长操作时间，因为熔体对于冷却的侧壁只有轻微的侵蚀。因此，在改变熔体组成之间可以有较长的时间间隔。因此，在长期操作中，熔炉可以具有至少两个月的使用寿命，或在长期操作中操作至少两个月。使用根据本发明的熔炉，甚至明显更长的使用寿命也是可能的。优选地，操作时间至少为半年。例如在该情况下，由于上述玻璃组成的改变而短暂中断的操作也被认为是长期操作，只要熔炉在操作期间内的熔融操作中工作至少85％的时间。
有利地，使用氮化物陶瓷或通常使用具有低的氧含量的含氮化铝的陶瓷，因为氮化铝的导热性极大地取决于氧含量。然而，氧是氮化铝陶瓷的典型组分。随着氧含量的增加，导热性渐进地减小。为此，优选使用氧含量低于2摩尔％的氮化铝陶瓷。
而且，氮化铝相对容易被氧化，其中氧化速度随着温度呈线性地增加。因此，为了防止氧化，一方面被大气中的氧气氧化，另一方面尤其是被熔体中的氧氧化，含有氮化铝的材料的充分冷却是重要的。在该过程开始后，其产生自我强化过程：增加的温度导致增强的氧化，并且增强的氧化会降低材料的导热性，因此反过来导致增加的温度。特别地，在本发明的特别优选的改进方式中，壁元件的内侧被冷却，使得面向所述熔体的侧面上的表面温度、或其内侧上的表面温度低于750℃，优选低于500℃。相反地，如果使用具有上述低的氧含量的氮化铝陶瓷作为侧壁材料，这种自我强化过程在长时间内被有效地抑制，因此实现长的使用寿命。
下面将基于示例性实施方案并参照附图来更详细地说明本发明。此处，相同的附图标记指相同或对应的元件。
附图说明
本发明示出：
图1是根据本发明的装置的第一示例性实施方案的剖视图，
图2是根据第二示例性实施方案的装置的部件的图，
图3是由氮化铝陶瓷制成的指形冷却器的横截面，所述指形冷却器用于测试陶瓷在各种不同玻璃熔体中的性能，和
图4至6是改变熔体组成的方法的步骤。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于玻璃的熔融设备1的剖视图，所述熔融设备1具有熔融熔炉10。
感应线圈3在熔融熔炉10周围环状延伸，以通过感应线圈3产生的感应场来加热玻璃熔体。
熔炉10的侧壁4由管道形式的壁元件5形成，所述管道5由含氮化铝的陶瓷、优选由氮化铝陶瓷制成，任选地含有氮化硼的混合物。在各管道5中延伸的是冷却通道50，在熔炉操作过程中通过冷却通道50输送冷却水，使得玻璃熔体固化在侧壁上并形成凝壳层。冷却通道50连接至普通供应通道51。
由含氮化铝的陶瓷制成的管道5是电绝缘的。因此，感应线圈3的电磁交变场可自由地贯穿入熔体中。与用于玻璃熔体的常规凝壳熔炉(其由金属管道构成)的情况相反，侧壁的管道5中的场不引起电流。此外，用于管道5的含氮化铝的陶瓷在20℃下的导热率至少为85W/m·K和电导率为小于10-8S/m。为此，优选使用氧含量小于2摩尔％的氮化铝陶瓷。为了在熔炉操作过程中防止氮化铝陶瓷的氧化，管道5被另外地冷却，使得它们的表面温度保持低于750℃，优选低于500℃。
熔炉10的底侧由底部元件7形成，其同样通过冷却通道71冷却。底部元件7、至少其内侧也优选由含氮化铝的陶瓷制成。如果底部元件7如同侧壁那样也是电绝缘的，则线圈3的场可完全不受阻碍地贯穿入熔体中。按照这种方式，实现了熔融设备1的明显改善的效率。
管道5的上端通过环9固定于其位置，所述环9(例如)由Quarzal或其他温度稳定性材料制成。图1中示出的例子中环9和底部部件7提供有供应通道51，通过其供应或排出用于管道5的冷却水。
底部部件7中另外提供有排出出口72。该出口72(例如)用于在连续操作过程中通过与其连接的立管(riser pipe)进行熔体的稳定排出，以及用于当玻璃组成改变时使熔体排出。
可选择地，也可以在熔体表面区域中提供排出出口用于使熔体排出。在该情况下，有利的是在出口前面提供浸入熔体中的屏障，其防止加入的仍未熔融的熔融进料直接进入出口。
图2示出根据图1中示出的示例性实施方案的变体形式的装置1的部件。在该变体形式中，熔炉10的侧壁由板状元件6构成，所述板状元件6由含氮化铝的陶瓷制成。板状元件6中还提供有冷却通道50，在操作过程中冷却水通过冷却通道50传输以产生凝壳层。未示出感应线圈和任选提供的环9。
下面将描述使用氮化铝作为上述装置的熔体接触材料的几个实验。
使用含砷的纤维玻璃(标号PW4)、氟磷酸盐玻璃(标号N-PK52A)和硼酸镧玻璃(标号N-LaSF31A)来测试氮化铝陶瓷作为熔体接触材料的适用性。制备由氮化铝陶瓷制成的指形冷却器(如图3中所示)以用于所述测试。在指21中引入两个纵孔23、24，它们通过末端22处的横孔25而彼此相连通。横孔25使用两个塞子26密封。与纵孔23、24连接的是铜管27，通过铜管27来供应和排出冷却水。流向通过纵孔23、24中的箭头符号来表示。
指形冷却器20在其末端22处浸入玻璃熔体中，在各测试中保持在该处约24小时，然后取出。
含砷的纤维玻璃的熔体温度为1350℃。在指形冷却器从熔体中取出后，发现约5毫米厚的熔融材料的结晶层。然而，所述层未牢固地粘附至氮化铝陶瓷。
硼酸镧玻璃熔体的温度为约1400℃。在指形冷却器上直接发现厚度为约1-2毫米的玻璃层，其反过来被厚度为约6至7毫米的结晶层围绕。这些残渣也可以与熔体分开而没有任何问题。
在存放在约900℃的氟磷酸盐玻璃熔体中后，发现在指形冷却器上只有一个玻璃层。因此，未观察到结晶。也可以容易地使玻璃层分开。
未在上述测试中观察到熔体对于氮化铝陶瓷的任何明显的侵蚀。
为了测试熔体引起的侵蚀，再次将指形冷却器存放在氟磷酸盐玻璃熔体中1星期。即使在1星期后，也未观察到由熔体引起的任何明显的侵蚀。
此外，使用浸入熔体中的未冷却的氮化铝陶瓷物来进行测试，以测试在冷却失败过程中的材料侵蚀。除了上述玻璃熔体，还测试不含砷和不含碱的硅酸铝玻璃(标号AF 37)熔体。
在含砷的纤维玻璃的1400℃的热熔体中观察到强烈的反应，并且在氮化铝[陶瓷]物处形成气泡和熔体过度发泡，使得测试在不到15分钟后停止。由于含砷，反应是可能的。
因此如果期望良好的减摩性能，本发明是合适的，特别是用于无砷或至少低砷玻璃的熔融。就本发明而言，低砷是指玻璃的As2O3含量小于0.25重量％。
如果观察到在冷却的陶瓷上形成结晶层，这也可明显改善减摩性能，因为结晶层产生针对熔体的陶瓷屏蔽。
相反，在硼酸镧玻璃的1350℃的热熔体中只观察到轻微的反应。然而，此处发现对用于测试的Quarzal熔炉的强烈侵蚀，使得该测试在约30分钟后停止。这证明本发明也非常好地适用于侵蚀性熔体。
起先，在氟磷酸盐玻璃的950℃热熔体中没有明显的反应。只在一会后发现形成少量气泡。观察到均匀的逐渐溶解。在约150分钟后测试结束。因此，即使氮化铝陶瓷受到熔体的轻微侵蚀，在氟磷酸盐玻璃的情况下也获得了良好的减摩性能，而不会破坏具有氮化铝侧壁的熔炉。
即使在1600℃下，在不含砷和不含碱的铝硅酸盐玻璃的熔体中也可以观察到类似的结果。此处也只发现轻微的反应，并且形成少量气泡，使得测试可以在约120分钟后结束而不会过早停止。
图4至6示出使用装置改变玻璃熔体的方法的步骤，所述装置示出了图1和图2中示出的示例性实施方案的变体形式，并且其具有周长朝向底部扩大的熔炉侧壁。在该情况下示意性示出装置1的横截面。为了简单起见，底部元件7和侧壁4中的冷却通道并未示出。例如，侧壁4可以由管道形式的壁元件5(如图1中所示)构成，或者由板状形式的元件6(如图2中所示)构成。正如基于图4可以看到的，侧壁4朝向其下缘40扩大。换句话说，其周长朝向设置在下缘40处的底部扩大。而且，底部元件7和侧壁4保持为它们可以分开的方式。
最初，如图4中所示，熔炉10仍然填充有第一组合物的熔体11。为了改变熔体，通过关闭施加至感应线圈3的感应电压(其未在图4中示出)而初始冷却熔体11。如果需要的话，熔炉10可以在冷却前排空，使得只有填充的熔体残渣仍残留在熔炉10内。因此，在图4中还示出未完全填充的熔炉10。为了排空，可以在底部元件7中设置排出出口，如图1中示出的例子中那样。
然后，如图5所示，将底部元件7和侧壁4在垂直方向上拉开，因此彼此空间分开。由于内部侧壁的含氮化铝的陶瓷，因此固化的熔体与侧壁4分开，所述熔体不是与壁内侧粘附，而是残留在底部元件7上。此时可从侧面容易地得到底部元件7上的熔体11，并且可以简单的方式除去。
接下来，如图6所示，将底部元件7和侧壁4放回到一起，用散装的第二玻璃组合物的固体熔融料12填充熔炉10，并且通过辅助加热方式(例如燃烧器15)加热熔炉，使得局部形成第二玻璃组合物的熔体13。然后进一步感应加热熔体13，使得剩余的散装熔融进料熔融。随后，使得所述第二玻璃组合物的连续熔融操作连续进行，其中连续或分批投入熔融进料，并且连续排出。
显然，对于本领域技术人员而言，本发明不是受限于上述示例性实施方案，而是可以在所附专利权利要求的范围内进行各种改变。特别地，示例性实施方案的特征也可以互相结合。因此，例如由含氮化铝的陶瓷制成的板状壁元件(例如如图2中所示)可以和按照图1中示出的示例性实施方案的管状壁元件结合。

Claims (21)

1.一种用于玻璃的熔融设备(1)，包括：
-熔融熔炉(10)，其具有
-感应线圈(3)，以通过所述感应线圈(3)产生的感应场来加热玻璃熔体，和
-壁元件(5,6)，其形成所述熔炉(10)的侧壁，并具有
-冷却通道(50)，通过所述冷却通道可输送冷却流体，使得所述玻璃熔体在所述侧壁上固化并且形成凝壳层，其中
由含氮化铝的陶瓷制备所述壁元件(5,6)。
2.根据权利要求1所述的熔融设备，其特征还在于所述感应线圈(3)在所述熔融熔炉(10)周围延伸。
3.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，所述熔炉(10)包括相邻输送管道形式的壁元件(5)，各个所述管道的内部形成冷却通道(50)，通过所述冷却通道输送所述冷却流体。
4.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，所述熔炉具有板状壁元件(6)，所述壁元件的内侧具有含氮化铝的陶瓷。
5.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，用水冷却所述熔炉(10)。
6.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，所述熔炉具有底部元件(7)，至少所述底部元件的内侧是由含氮化铝的材料形成的。
7.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，所述壁元件(5,6)由电绝缘的材料制成。
8.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，所述含氮化铝的陶瓷含有摩尔比例占优势的氮化铝。
9.根据权利要求8所述的熔融设备，其特征还在于，所述氮化铝的摩尔比例是至少70％。
10.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，所述含氮化铝的陶瓷含有氮化硼作为另外的组分。
11.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其设计用于连续熔融玻璃，其中所述设备具有：玻璃熔体排出出口，在操作过程中玻璃熔体能通过所述出口被连续排出；以及用于连续或分批投入熔融进料的进料装置。
12.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，所述含氮化铝的陶瓷在20℃下的导热率至少为85W/m·K。
13.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，所述含氮化铝的陶瓷在20℃的温度下的电导率小于10-8S/m。
14.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，熔炉内部侧壁的周长朝着底部的方向扩大，并且所述底部和侧壁可以彼此分开。
15.根据权利要求1或2所述的熔融设备，其特征还在于，所述壁元件(5,6)的内侧至少部分由氧含量小于2摩尔％的氮化铝陶瓷形成。
16.一种用于通过根据权利要求1或2所述的设备(1)来熔融玻璃的方法，其特征在于，连续或分批进行如下步骤：
-将第一玻璃组合物的熔融进料投入熔炉中，和
-将所述熔炉(10)中的熔融进料熔融在已经存在于其中的玻璃熔体中，其中所述熔体
-由感应线圈(3)产生的电磁场来加热，其中
-通过使冷却流体传输通过冷却通道(50)，同时冷却所述熔炉(10)的侧壁，使得凝壳层被保留在所述熔炉侧壁上，
-和其中连续从所述熔炉(10)中取出熔体，以及
-其中所述凝壳层所附着的所述熔炉(10)内侧的至少一部分由含氮化铝的陶瓷形成，和
-改变所述玻璃熔体的组成，还包括如下步骤：
-冷却所述熔体或熔体残渣，其中把所述冷却的熔体从由所述含氮化铝的陶瓷形成的所述侧壁的内侧上取下，
-除去所述冷却的熔体，
-浇入第二玻璃组合物的熔融进料，
-熔融所述浇入的熔融进料的区域，
-通过所述感应线圈(3)将电磁能量耦合到所述熔融进料的熔融区域中，并进一步加热所述熔融进料，由此也使剩余熔融进料熔融，并且在冷却的熔炉侧壁处形成新的凝壳层，和
-通过连续或分批投入熔融进料和将熔融的玻璃连续排出，使得所述第二玻璃组合物的连续熔融过程连续进行。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征还在于，在所述熔体冷却前，所述熔炉(10)被排空。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征还在于，熔融不含砷和不含碱的硅酸铝玻璃、氟磷酸盐玻璃或硼酸镧玻璃。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征还在于，所述熔炉侧壁用水冷却。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征还在于，在所述含氮化铝的陶瓷上形成所述玻璃熔体的结晶层。
21.根据权利要求16所述的方法，其中在熔炉中熔融，对于所述熔炉而言，熔炉内部侧壁的周长朝着底部的方向扩大，并且所述底部和侧壁可以彼此分开，和其中，在冷却所述熔体或所述熔体残渣的步骤后，除去所述冷却的熔体，随后沿垂直方向使所述底部和侧壁彼此分开，其中固化的熔体保留在所述底部上并且在所述分开后被除去，以及其中在除去所述熔体后，所述底部和所述侧壁被重新装配，并浇入第二玻璃组合物的熔融进料。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693152C2 (ru) * 2015-01-06 2019-07-01 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Способ и печатающая головка для трехмерной печати стекла
US10656024B2 (en) * 2016-04-05 2020-05-19 Corning Incorporated Molten material thermocouple methods and apparatus
CN106288805A (zh) * 2016-10-12 2017-01-04 上海宝钢节能环保技术有限公司 一种延长炉渣熔融炉使用寿命的装置
CN108249751A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 中天科技精密材料有限公司 保温装置、光纤预制烧结炉及制备光纤预制棒的方法
JP6888680B2 (ja) 2017-08-03 2021-06-16 Ａｇｃ株式会社 液体容器及びガラス物品の製造方法
WO2019122614A1 (fr) * 2017-12-21 2019-06-27 Saint-Gobain Isover Four a bruleur immerge a paroi auto-creuset
WO2021162890A1 (en) * 2020-02-13 2021-08-19 Corning Incorporated Apparatus and method for improving electrical current flow in glass melt conduit
KR20240028504A (ko) * 2021-07-01 2024-03-05 코닝 인코포레이티드 유리 용융 용기의 벽들을 냉각하는 장치 및 방법
WO2023163898A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-31 Corning Incorporated Glass melting furnaces and vessels with improved electrical resistivity
KR102577700B1 (ko) 2023-02-07 2023-09-12 주식회사 우진더블유티피 고굴절율 금속산화물 용융을 위한 고주파 스컬 도가니 및 상기 고주파 스컬 도가니를 포함하는 고굴절율 금속산화물 용융 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4775565A (en) * 1985-05-23 1988-10-04 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Vessel for refractory use having multi-layered wall
CN1373739A (zh) * 1999-08-21 2002-10-09 舱壁玻璃公司 熔炼或提纯玻璃或玻璃陶瓷的渣壳式坩埚

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3723631A (en) * 1971-12-06 1973-03-27 Carborundum Co Skull melting furnace with removable bottom and process for furnace operation
US4633481A (en) * 1984-10-01 1986-12-30 Ppg Industries, Inc. Induction heating vessel
US4719187A (en) * 1985-10-10 1988-01-12 Corning Glass Works Dense sintered bodies of nitride materials
US4796077A (en) * 1986-08-13 1989-01-03 Hitachi, Ltd. Electrical insulating, sintered aluminum nitride body having a high thermal conductivity and process for preparing the same
DE4120205A1 (de) * 1991-06-19 1992-12-24 Saveway Gmbh Vorwarneinrichtung fuer induktionsschmelzoefen
WO1992022517A1 (en) * 1991-06-19 1992-12-23 Lanxide Technology Company Novel aluminum nitride refractory materials and methods for making the same
JP3160956B2 (ja) * 1991-09-06 2001-04-25 神鋼電機株式会社 セラミック製ルツボを用いたコールドウォール溶解装置
JP3287031B2 (ja) * 1991-10-16 2002-05-27 神鋼電機株式会社 コールドウォール誘導溶解ルツボ炉
DE4429340C2 (de) * 1994-08-18 2003-04-30 Ald Vacuum Techn Ag Tiegel zum induktiven Schmelzen oder Überhitzen von Metallen, Legierungen oder anderen elektrisch leitfähigen Werkstoffen
FR2757847B1 (fr) * 1996-12-27 1999-03-19 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procede de fabrication d'une piece ceramique structurale frittee en nitrure d'aluminium
DE19939781C2 (de) * 1999-08-21 2003-06-18 Schott Glas Skulltiegel für das Erschmelzen oder das Läutern von anorganischen Substanzen, insbesondere von Gläsern und Glaskeramiken
DE10133469B4 (de) * 2001-07-10 2004-10-14 Schott Glas Vorrichtung zum Schmelzen hochreiner optischer Gläser
DE10244807B4 (de) * 2001-10-02 2011-07-14 Schott Ag, 55122 Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Einschmelzen insbesondere hochreiner aggressiver und hochschmelzender Gläser
US7085305B2 (en) * 2004-08-25 2006-08-01 Battelle Energy Alliance, Llc Induction heating apparatus and methods of operation thereof
WO2006088339A1 (en) * 2005-02-21 2006-08-24 Bong Ki Ryu Glass melting apparatus and method using high frequency induction heating
DE102008004739A1 (de) * 2008-01-16 2009-07-23 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen oder Läutern von Glasschmelzen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4775565A (en) * 1985-05-23 1988-10-04 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Vessel for refractory use having multi-layered wall
CN1373739A (zh) * 1999-08-21 2002-10-09 舱壁玻璃公司 熔炼或提纯玻璃或玻璃陶瓷的渣壳式坩埚

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